112 高普考高考二級 水土保持工程 土壤沖蝕原理與控制 考古題詳解

核心觀念

本題考查集水區尺度下三個不同環節：坡面土壤被剝離與搬運、泥砂離開集水區出口，以及「產砂量」與「出口輸砂量」之間的比例。作答時須先分清楚土壤沖蝕、泥砂產量與泥砂遞移率的定義，再說明遞移率受哪些條件控制，最後回答固定集水區降低土壤流失時的優先角色。

名詞定義與相互關係

土壤沖蝕（soil erosion）：土粒受雨滴打擊、逕流剪應力等作用而脫離原位置，並經搬運的過程。集水區尺度常以坡面沖蝕或總產砂量描述；若題目談實際流失至出口的泥砂，則須區分出口輸砂量。

泥砂產量（sediment yield）：在指定時段內，集水區出口輸出的泥砂總量，常以質量或體積表示；若以單位集水面積、單位時間表示，則稱泥砂產量率。它是經集水區內部攔蓄、沉積與再搬運後，實際到達出口的泥砂量。

泥砂遞移率（sediment delivery ratio, SDR）：指定時段內，集水區出口泥砂產量與集水區總土壤沖蝕量（或總產砂量）的比值：

因此：

SDR 通常介於 $0$ 與 $1$ 之間。沖蝕發生在坡面，不代表所有泥砂都會抵達出口；泥砂可能沿途沉積於坡腳、河岸、河道或蓄水區，也可能在後續洪水中再次被搬運。

解題方法

先以「來源—遞移—出口」建立關係：土壤沖蝕代表泥砂來源，SDR 表示來源泥砂中抵達出口的比例，泥砂產量則是出口的結果。據此，固定集水區的出口泥砂量可視為「總沖蝕量 × SDR」，而降低出口輸砂可以透過減少泥砂來源，或降低泥砂抵達出口的比例來達成。

要特別留意用語：題目最後問「降低土壤流失率」，若指坡面土壤被沖蝕的速率，直接控制的是土壤沖蝕；若指集水區出口的泥砂輸出，則沖蝕量與 SDR 都會影響結果。

SDR 的影響因子

泥砂遞移率受泥砂來源與出口之間的距離、地形及輸送路徑控制，常見影響因子如下：

• 集水區面積與形狀：集水區愈大，泥砂到出口的平均路徑通常愈長，沿途沉積機會增加，SDR 通常偏低；但地形、河網與流況也會改變此趨勢。
• 坡度、坡長與地形起伏：坡陡、坡面連接河道且輸送能力強時，泥砂較容易抵達出口；緩坡、坡腳或平坦地帶則較容易沉積。

核心觀念

本題考查臺灣沿岸及離島的風蝕、飛砂與河川揚塵，重點是掌握「季節風強、地表乾燥、砂源裸露」三者同時出現時，風蝕揚塵最容易發生；並能依「源頭抑制、地表固定、風場阻隔、預警應變」說明整治方法及其成效。

風蝕是風力吹蝕、搬運地表鬆散土砂的作用。地表細粒土砂遭吹起後，會以懸移、躍移或蠕移方式運動；細粒懸浮微粒可隨風遠距傳送，較粗砂粒則常在地表附近移動、堆積。當裸露地表缺少植被或其他覆蓋、土壤含水量低，且風力超過土粒起動所需的臨界風速時，便容易產生風蝕揚塵。

本題為申論題，沒有選項、計算式或須援引的法條。

解題方法

可依「季節與區域 → 成因 → 危害 → 整治與成效」作答。先說明臺灣冬季東北季風期是主要好發期，再補充局部地區因地形、風向與乾旱條件，夏季也可能發生；接著以沿海沙地、河口與枯水期裸露河床為主要砂源，說明風蝕如何發生；最後提出對應砂源、地表、風場及應變的措施，並分析各項成效與限制。

好發季節與區域

**季節：**臺灣沿岸與河口揚塵多發生於秋末至翌年春季，約每年 10 月至翌年 3、4 月，尤以東北季風盛行期間較明顯。此時風力強，且西部河川多處於枯水期，河床水位下降、裸露面積增加，地表受日曬後乾燥，形成有利於起砂的條件。

部分地區因局部風向、地形及旱季影響，其他季節也可能出現風砂。例如花東地區除冬季東北季風外，夏季南風亦可能帶動乾燥河床砂塵。因此作答宜掌握冬季為普遍高風險期，並指出各地仍受局部風場與水文條件影響。

**區域：**常見於西部濱海沙地、海岸沙丘、河口與河川高灘地，以及離島地區。代表性區域包括濁水溪下游及河口、卑南溪河口與臺東沿岸，以及臺灣西部濱海地帶、澎湖、金門、馬祖等地。河川揚塵也可能出現在其他河川下游裸露河床。

發生原因

1. **風力強、風速持續：**季節風或局部強風增加地表剪應力，使鬆散砂土達到起動條件；乾燥、鬆散、細粒的土砂尤其容易被吹起。
2. **砂源裸露且面積大：**海岸侵蝕、沙丘裸露、河川枯水、河道淤積或洪水後灘地裸露，都會增加可被搬運的土砂。
3. **地表乾燥、植被覆蓋不足：**少雨、日照及乾燥季風使土壤含水量降低；若植被稀疏或地表遭擾動，土粒缺少根系與覆蓋物固定，更容易起砂。
4. **流域及海岸地形條件：**部分河川上游崩塌與土砂輸送，增加下游沉積物；河口、沙洲及平坦高灘地容易形成寬廣砂源。沿海與離島也常直接暴露於季節風，缺少足夠的地形屏障。
5. **人為土地利用與管理因素：**不當開墾、翻耕、車輛或工程擾動，以及防風固砂設施不足，會使植被破壞、土壤鬆動或裸露面增加，惡化風蝕。

所造成的危害

**空氣品質與健康：**揚塵增加空氣中的懸浮微粒，降低能見度；民眾吸入後可能刺激眼睛與呼吸道，並加重氣喘等呼吸道症狀。

**農業與聚落生活：**飛砂覆蓋作物、菜園、道路與住家，可能造成作物生長受阻、農地砂埋或土壤劣化，也增加清潔與維護負擔。沿岸聚落若長期受砂害影響，居住品質與地方產業均受衝擊。

**交通與公共設施：**揚塵降低道路能見度，飛砂堆積可能影響道路、排水設施、機械設備及交通安全。

**海岸地形與生態：**風砂搬運會使沙丘、沙洲及灘地形態改變，造成土砂移動與地表裸露，也可能掩埋或擾動棲地；若以不適當的工程方式固砂，亦可能妨礙自然海岸變動及棲地功能。

整治方法及成效

核心觀念

本題考查「流域泥砂供需平衡」及「河川輸砂與海岸漂砂的連結」。河川把上游產生、搬運的泥砂送到河口，部分砂粒再由波浪與沿岸流帶動，補注鄰近海岸。若河川輸砂量長期低於海岸維持地形所需的供砂量，海岸可能由淤積或平衡轉為侵蝕。

可用泥砂收支概念表示：

其中 $\Delta V$ 為河段或海岸泥砂量變化，$Q_{\mathrm{in}}$、$Q_{\mathrm{out}}$ 分別為進入與離開該區域的泥砂量。對海岸而言，還須納入河川供砂、沿岸漂砂、離岸輸砂、海岸工程阻隔及人為補砂等來源與去向。海岸內縮不能只由單一因素判定。

水庫、防砂壩等攔砂設施可能截留泥砂；固床工主要功能是穩定溪床、防止下切，但也可能改變局部沖淤與輸砂連續性。構造物的實際影響，須看其位置、攔砂量、淤滿狀態、操作方式，以及下游河段和海岸的泥砂條件。

解題方法

作答可分成兩層：先判斷「橫向構造物造成河川供砂減少」是否成立，再說明「海岸內縮是否能完全歸因於此」，最後提出由集水區、河川到海岸的整體治理方案。

一、這個觀點有合理性

水庫會攔蓄大量泥砂；防砂壩在未淤滿時可截留上游砂礫；固床工則可能改變溪床沖淤狀況。若泥砂被攔在構造物上游，或下游因供砂不足而發生河床沖刷，抵達河口及海岸的泥砂可能減少。

河川供砂減少會削弱河口與鄰近海岸的砂源補注。若沿岸漂砂仍持續把砂帶離局部海岸，且沒有足夠新砂補回，海灘與沙洲可能縮減，海岸線因而後退。因此，將部分海岸侵蝕與水庫、防砂壩等設施造成的泥砂攔阻連結，具有水文與地形上的因果基礎。

二、但不能把海岸內縮完全歸因於河川橫向構造物

海岸變遷受多項因素共同影響，包括：

• **沿岸漂砂與波浪作用：**季風、颱風浪及海流會改變泥砂搬運方向與速率；相鄰海岸也可能因漂砂移入或移出而產生不同變化。
• **海岸工程與港灣設施：**突堤、防波堤、離岸堤等可能阻斷沿岸輸砂，使一側淤積、另一側侵蝕。
• **採砂與河川整治：**河床砂石開採、河道束縮或護岸工程可能進一步改變河川輸砂與河床沖淤。
• **地層下陷、海平面上升及極端事件：**這些因素可能加重淹水與海岸退縮，也會改變海岸地形的長期趨勢。
• **泥砂粒徑與輸送路徑：**攔下的泥砂未必都能補注海灘；

核心觀念

本題比較的是山邊溝作為農地水土保持設施，與山區道路作為地表擾動及集流路徑所造成的差異。兩者外觀看來都像沿山坡等高線延伸的狹長線形設施，但目的、集水方式、排水出口與維護責任不同：

• 山邊溝：為截取坡面逕流、縮短坡面流長並安全導排而設。其設計須配合集水區、坡度、溝體及出水口，避免溝內沖刷與出口淘刷。
• 山區道路：除占用土地外，路面與邊溝會攔截、集中並改變原有坡面逕流；若排水不良或集中排至不穩定坡面，易形成沖蝕溝、崩塌或土砂下移。因此，道路若缺少適當水土保持處理與維護，常成為破壞水土保持的來源。

本題不是單純判斷「有溝就能保土」，而是要說明水流如何被截集、集中、導排，以及出口如何安全消能。

解題方法與圖示

以「坡面逕流路徑」為切入點：先畫出原本坡面逕流，再比較山邊溝與道路如何改變逕流的集流範圍、流向及排放位置。

一、山邊溝：按水土保持目的規劃的截排水設施

 山坡上方
 ↓ ↓ ↓ 坡面逕流
 ↓ ↓ ↓
等高線 ───────────────
 山邊溝 →→→ 安全導流
 ↓
 消能／穩定出水口
 ↓
 穩定排水路或安全承受區
 ↓
 山坡下方

山邊溝沿適當位置截取坡面逕流，使水流不再長距離沿坡面下切，藉此縮短坡長、降低坡面逕流沖刷。溝水須導向具有足夠承受能力的排水路或穩定出水口；必要時設置襯砌、跌水或消能措施，並定期清除淤積與修補破損。

二、山區道路：切坡、集流與集中排水可能增加沖蝕

 山坡上方
 ↓ ↓ ↓ 原坡面逕流
 ┌─────────────────┐
 │ 道路上邊坡／截水溝 │──→ 水流集中
 └─────────────────┘
 路面 →→→→→
 路側溝／車轍集流
 ↓
 集中排向坡面
 ↓
 沖蝕溝、淘刷
 ↓
 土砂下移或崩塌
 山坡下方